Klimatische Kennzahlen für Berlin und deren Änderungen im Klimawandel

Betreuung: Henning Rust, Daniela Schoster

Beschreibung: Klimatische Kennzahlen wie Jahresmittel- oder Maximumtemperaturen, Niederschlagssummen oder Anzahl Tropennächte für Orte oder Länder werden regelmäßig publiziert und in den Medien kommuniziert, z.B. um ein vergangenes Jahr vor dem Hintergrund eines sich wandelnden Klimas einzuordnen. Auch für die Station Berlin-Dahlem gibt es solche Zahlen. Ziel dieser Arbeit ist es, die Auswahl dieser Kennzahlen sinnvoll zu erweitern, z.B. mit Indizes wie vom ETCCDI vorgeschlagen, und deren Berechnung zu automatisieren. Kennzahlen für die vergangenen Jahre sollen vor dem Hintergrund des Klimawandels analysiert werden.

In Zusammenarbeit mit unserer Referentin für Öffentlichkeitsarbeit sollen die Indizes für die vergangenen Jahre dann automatisiert und mit regelmäßigen Updates auf unserer Webseite veröffentlicht werden.

Grundlage: Daten der Station Berlin-Dahlem und ggf. weiteren lokalen Stationen, Berechnungsvorschriften der ETCCDI-Indizes. Unterstützung bei der Darstellung auf der Webseite.

Voraussetzung: Kenntnisse in R und/oder Python und Freude an statistischer Datenauswertung

Feuerwehreinsätze bei Starkregenereignissen über Berlin: Einfluss von meteorologischen, geographischen und demographischen Faktoren

Betreuung: Nico Becker, Henning Rust

Beschreibung: Feuerwehreinsätze aufgrund von Wasserschäden treten in Großstädten wie Berlin häufig im Zusammenhang mit Starkregenereignissen auf. Hierbei spielen beim Ausmaß der Feuerwehreinsätze verschiedene Faktoren eine Rolle. Deshalb soll in dieser Arbeit untersucht werden, welchen Einfluss bei extremen Niederschlagsereignissen großskalige meteorologische Faktoren, wie z.B. die Wetterlage oder die Anströmrichtung über Berlin auf die Anzahl der Feuerwehreinsätze haben. Zudem sollen aber auch geographische und demographische Faktoren, wie z. B. den Versiegelungsgrad des Bodens und die Bevölkerungsdichte, bei der Analyse miteinbezogen werden.

Grundlage: Katalog der Starkregenereignisse (CatRaRE) des DWD inkl. ereignisspezifischen Attributen, sowie meteorologischen, demo- und geographischen Daten, Datensatz der Berliner Feuerwehr mit allen Wasserschaden bedingten Einsätzen und Reanalysedaten.

Vorkenntnisse: Kenntnisse in R (oder Python) und CDO

Literatur: Lengfeld, K., Walawender, E., Winterrath, T., Becker, A.: CatRaRE: A Catalogue of radar-based heavy rainfall events in Germany derived from 20 years of data, Meteorologische Zeitschrift, DOI:10.1127/metz/2021/1088, 2021

Klimatologische Wahrscheinlichkeitsverteilung aus Stationsdaten als Hintergrundinformation für die Darstellung von Messdaten nutzen

Betreuung: Daniela Schoster, Henning Rust

Beschreibung: Die Kommunikation von aktuellen Messwerten von Wetterstationen erhält einen zentralen Mehrwert, wenn dieses vor dem Hintergrund der Stationsklimatologien geschieht. Aufgabe ist es, verschiedene Methoden zur Schätzung von klimatologischen Wahrscheinlichkeitsverteilungen für Jahres-, Saison, Monats- und Tageswerte zu vergleichen. Basis ist ein festes 30-jähriges Fenster, so wie sich die WMO eine Klimatologie vorstellt. Für Tageswerte sollen gleitende Fenster ausprobiert werden und auch einfache Modellansätze (Regression). Zunächst sollen die temperaturbasierten Werte im Fokus stehen, Niederschlag ggf. folgen.

Grundlage: Stationsdaten des Stadtmessnetzes und der DWD Stationen

Voraussetzung: Verteilungen und Regressionsmodelle schätzen mit R

Auswirkungen meteorologischer Bedingungen auf die Einsatzfähigkeit von Rettungshubschraubern in Deutschland

Betreuung: Nico Becker, Henning Rust

Beschreibung: Aufgrund der Wetterbedingungen kommt es vor, dass Einsätze von Rettungshubschraubern abgesagt werden müssen. Die Arbeit untersucht, wie häufig und in welchem Umfang die Wetterbedingungen die Einsatzfähigkeit von Rettungshubschraubern in Deutschland einschränken. In Zusammenarbeit mit dem Rettungsdienst und der Luftrettung in Berlin sollen relevante meteorologische Parameter und Schwellenwerte identifiziert werden (z. B. Sichtweite, Windgeschwindigkeit, Schneefall, gefrierender Regen, Wolkenuntergrenze). Mithilfe von stündlichen Wetterdaten der Stationen des Deutschen Wetterdienstes wird analysiert, wie oft diese Schwellenwerte überschritten werden und ob sich tages- oder jahreszeitliche Muster erkennen lassen. Ein weiterer Punkt ist der Vergleich von Stationsbeobachtungen mit modellbasierten Reanalysedaten, um die Anwendbarkeit dieser Daten für eine flächendeckende Auswertung zu überprüfen. Ziel ist es, wetterbedingte Einschränkungen besser zu verstehen und so die Planung und Verfügbarkeit von Rettungshubschraubern zu optimieren. Die Arbeit wird in Kooperation mit der Berliner Feuerwehr durchgeführt, die praxisbezogene Einblicke liefern kann.

Grundlage: Stationsdaten des Deutschen Wetterdienstes und ggf. ERA5 Reanalysen

Vorkenntnisse: Kenntnisse in R (oder Python)

Segeltage in Berlin

Betreuung: Henning Rust, Kerstin Schepanski

Beschreibung: Segeln macht Spaß, insbesondere wenn die Bedingungen stimmen. Aber wie oft stimmen die? An wie viel Tagen im Jahr haben wir an den Berliner Wassersportorten gute Bedingungen zum Segeln, also soviel Wind, dass es Spaß macht, nicht zu böig, nicht zu kalt ... und bitte keinen Regen! Wer gerne mit Freunden auf dem See bei Kaffee und Kuchen plaudern möchte und ggf. mal baden stellt ganz andere Anforderungen an die Wetterbedingungen als diejenigen, die sowieso nah am Wasser segeln, also im Trapez stehen und regelmäßig reinfallen; für letztere ist das mit dem Regen nicht so wichtig, dafür muss der Wind kräftig sein. Aufgabe ist es für einen Satz von verschiedenen Anforderungen die potenziell guten Segeltage für die Berliner Reviere für die letzten Jahre zu zählen und eine eventuelle interannuelle Variabilität zu beschreiben bzw. eine Veränderung mit dem Klimawandel. Idealerweise kann hierfür eine interaktive Webseite (mit R-Shiny) entwickelt werden, auf der Nutzende ihre Parameter selber einstellen können.

Grundlage: Beobachtungen des Stadtmessnetzes nahe der Wassersportorte, Reanalysen, Segeleigenschaften einiger populärer Boote

Voraussetzung: Lesen und Auswerten von Stationsdaten und Reanalysen mit R und/oder Python. Interesse am Segeln und an Statistik

Interannuelle Variabilität der Performance der Vendée Globe

Betreuung: Henning Rust, Kerstin Schepanski

Beschreibung: Perfekte Windbedingungen, eine Taktik, die aufgeht, die richtige Segelwahl und keine Rückschläge - das sind gute Voraussetzungen für eine gute Platzierung in einer Regatta um die Welt wie die Vendée Globe. Der Startzeitpunkt Anfang November ist gesetzt und das passende Segelboot gewählt, doch wie sieht die ideale Route für das "Rennen um die Welt" aus? Welche meteorologischen Bedingungen sollten bei der Taktik berücksichtigt werden?
Bei dieser Bachelorarbeit geht es um den Wind entlang der Rennroute um die Welt und damit das
Geschwindigkeitspotential der Seglerinnen und Segler. Welche Windgeschwindigkeiten und -richtungen werden auf den einzelnen Teilabschnitten erwartet? Wie variiert die Verteilung von Windgeschwindigkeit und -richtung entlang der Route von Jahr zu Jahr? Dabei gilt es zu berücksichtigen, dass das Segelboot bei gleichem Wind, aber aus unterschiedlicher relativer Richtung zur Bewegungsrichtung unterschiedlich schnell segelt. Auch die Windgeschwindigkeit per se hat natürlich einen Einfluss auf die Bootsgeschwindigkeit. Würde eine einmal ausgearbeitete optimale Strecke (Routenplanung) auch in Jahren mit ausgeprägten Anomalien in den Mustern der atmosphärischen Zirkulation zum Erfolg führen? Wie variable sind die zu erwartenden Windbedingungen?

Grundlagen: Reanalysen, Geschwindigkeitsprofil der Boote

Voraussetzung: Lesen und Auswerten von Reanalysen mit R und/oder Python. Interesse am Segeln und an Statistik